DE102021200182A1 - Calibration method for calibrating an angle sensor of an electrical machine, control unit and computer program - Google Patents

Calibration method for calibrating an angle sensor of an electrical machine, control unit and computer program Download PDF

Info

Publication number
DE102021200182A1
DE102021200182A1 DE102021200182.3A DE102021200182A DE102021200182A1 DE 102021200182 A1 DE102021200182 A1 DE 102021200182A1 DE 102021200182 A DE102021200182 A DE 102021200182A DE 102021200182 A1 DE102021200182 A1 DE 102021200182A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
angle
sensor
offset angle
offset
real
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102021200182.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Thomas Baumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Priority to DE102021200182.3A priority Critical patent/DE102021200182A1/en
Publication of DE102021200182A1 publication Critical patent/DE102021200182A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G01D18/008Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00 with calibration coefficients stored in memory

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren zur Kalibrierung eines Winkelsensors (2) einer elektrischen Maschine (1), mit dem eine Rotorstellung eines Rotors (3) der elektrischen Maschine (1) bestimmt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:- Rotieren des Rotors (3) mit einer Winkelgeschwindigkeit (ω1) und Erfassen eines von dem Winkelsensor (2) ausgegebenen Winkels (θS1) der Rotorstellung in einem Zustand der elektrischen Maschine (1), in dem ein tatsächlicher Winkel (θt1) der Rotorstellung bekannt ist;- Ermitteln eines Offsetwinkels (β1) aus dem ausgegebenen Winkel (θS1) und dem tatsächlichen Winkel (θt1) der Rotorstellung, wobei der Offsetwinkel (β1) zumindest eine drehzahlabhängige Winkelkomponente beinhaltet, abhängig von Winkelgeschwindigkeit (ω1) und einer Sensorlaufzeit (Td_real);gekennzeichnet durch- Berechnen der individuellen Sensorlaufzeit (Td_real) auf Basis des ermittelten Offsetwinkels (β1) und eines weiteren Offsetwinkels (β2), der bei einer anderen Winkelgeschwindigkeit (ω2) des Rotors (3) ermittelt wurde; und- Abspeichern der berechneten individuellen Sensorlaufzeit (Td_real) zum Korrigieren eines von dem Winkelsensor (2) ausgegebenen Winkels (θS), abhängig von der Winkelgeschwindigkeit des Rotors (3).Ferner wird ein Steuergerät und ein Computerprogramm für ein Steuergerät beschrieben, die zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet sind.The invention relates to a calibration method for calibrating an angle sensor (2) of an electrical machine (1), with which a rotor position of a rotor (3) of the electrical machine (1) is determined, the method having the following steps: - rotating the rotor (3 ) with an angular velocity (ω1) and detecting an angle (θS1) of the rotor position output by the angle sensor (2) in a state of the electrical machine (1) in which an actual angle (θt1) of the rotor position is known;- determining an offset angle (β1) from the output angle (θS1) and the actual angle (θt1) of the rotor position, the offset angle (β1) containing at least one speed-dependent angle component, depending on the angular velocity (ω1) and a sensor transit time (Td_real); characterized by- calculating the individual sensor transit time (Td_real) based on the determined offset angle (β1) and another offset angle (β2) at a different angle l speed (ω2) of the rotor (3) was determined; and- storing the calculated individual sensor running time (Td_real) to correct an angle (θS) output by the angle sensor (2), depending on the angular velocity of the rotor (3). of the procedure are set up.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren zum Kalibrieren eines Winkelsensors einer elektrischen Maschine, ein Steuergerät, das eingerichtet ist, das Kalibrierverfahren durchzuführen, und ein entsprechendes Computerprogramm zur Ausführung des Kalibrierverfahrens auf dem Steuergerät. Elektrische Maschinen kommen im Stand der Technik bei verschiedenen Anwendungen zum Einsatz. Beispielsweise werden elektrische Maschinen als Antriebsaggregate von Hybridfahrzeugen oder vollelektrischen Fahrzeugen eingesetzt.The invention relates to a calibration method for calibrating an angle sensor of an electrical machine, a control unit that is set up to carry out the calibration method, and a corresponding computer program for executing the calibration method on the control unit. Electrical machines are used in various applications in the prior art. For example, electric machines are used as drive units in hybrid vehicles or fully electric vehicles.

Die Regelung der elektrischen Maschinen erfolgt im Stand der Technik durch die sogenannte feldorientierte Regelung, bei der die Stellung des Rotors der elektrischen Maschine bzw. der entsprechende Winkel als Eingangsgröße Berücksichtigung findet.In the prior art, electrical machines are regulated by so-called field-oriented regulation, in which the position of the rotor of the electrical machine or the corresponding angle is taken into account as an input variable.

Ein an der elektrischen Maschine vorgesehener Winkelsensor erfasst den als Eingangsgröße berücksichtigten Winkel der Rotorstellung, der die Ausrichtung der magnetischen Pole des Rotors widerspiegelt.An angle sensor provided on the electrical machine detects the angle of the rotor position, which is taken into account as an input variable and which reflects the orientation of the magnetic poles of the rotor.

Der Winkelsensor und der Rotor sind in der Regel aufgrund der nicht gleichzeitig erfolgenden Montage versetzt zueinander ausgerichtet, sodass sich zwischen dem von dem Winkelsensor ausgegebenen Winkel und der tatsächlichen Stellung des Rotors ein realer Offsetwinkel ergibt.The angle sensor and the rotor are generally offset from one another due to the fact that they are not installed at the same time, so that there is a real offset angle between the angle output by the angle sensor and the actual position of the rotor.

Dieser Offsetwinkel kann gemäß Stand der Technik im Stillstand oder bei Rotation des Rotors ermittelt und zur Korrektur des von dem Winkelsensor ausgegebenen Winkels verwendet werden. Die Patentveröffentlichung mit der Nummer DE 10 2008 001408 A1 beschreibt die Ermittlung des Offsetwinkels im Stillstand oder bei Rotation des Rotors.According to the prior art, this offset angle can be determined when the rotor is stationary or rotating and can be used to correct the angle output by the angle sensor. Patent publication number DE 10 2008 001408 A1 describes the determination of the offset angle when the rotor is stationary or rotating.

Neben dem realen Offsetwinkel ist der von dem Winkelsensor ausgegebene Winkel mit einem zusätzlichen Fehler behaftet, der durch die Laufzeit des Sensorsignals des Winkelsensors bedingt ist. Der Fehler steigt mit zunehmender Drehzahl des Rotors an.In addition to the real offset angle, the angle output by the angle sensor has an additional error that is caused by the propagation time of the sensor signal from the angle sensor. The error increases as the rotor speed increases.

Diesem zusätzlichen Fehler wird im Stand der Technik in dem Fall, dass der Offsetwinkel im Stillstand des Rotors ermittelt wird, dadurch begegnet, dass der von dem Winkelsensor ausgegebene Winkel auf Basis einer - meistens dem Datenblatt des Winkelsensors entnehmbaren - Standard-Laufzeit, die einer vom Sensorhersteller ermittelten und für die Art des Winkelsensors geltenden durchschnittlichen Laufzeit entspricht, korrigiert wird.In the prior art, this additional error is counteracted in the event that the offset angle is determined when the rotor is at a standstill, in that the angle output by the angle sensor is based on a standard runtime - which can usually be found in the data sheet of the angle sensor - which is one of Corresponds to the average running time determined by the sensor manufacturer and applicable to the type of angle sensor.

Diese Korrektur führt in der Praxis zu Abweichungen des korrigierten Winkels, wenn der individuelle und konkret eingesetzte Winkelsensor eine Laufzeit besitzt, die von der dem Datenblatt entnehmbaren, durchschnittlichen Laufzeit abweicht.In practice, this correction leads to deviations in the corrected angle if the individual and specifically used angle sensor has a running time that deviates from the average running time that can be found in the data sheet.

In dem anderen Fall, dass der Offsetwinkel bei Rotation des Rotors ermittelt wird, ist der drehzahlabhängige Fehler in dem ermittelten Offsetwinkel mit berücksichtigt und damit auch korrigiert. Das gilt allerdings nur für die konkrete Drehzahl, bei der der Offsetwinkel ermittelt wird.In the other case, in which the offset angle is determined during rotation of the rotor, the speed-dependent error is also taken into account in the offset angle determined and is therefore also corrected. However, this only applies to the specific speed at which the offset angle is determined.

Für andere Drehzahlen wird die Laufzeit im Betrieb der elektrischen Maschine schlicht falsch kompensiert, weshalb es wiederum zu Abweichungen kommt. Die erläuterten Abweichungen führen zu einem in der feldorientierten Regelung berücksichtigten fehlerhaften Winkel des Rotors und damit zu weniger Drehmoment, geringerem Wirkungsgrad und größerer Instabilität der elektrischen Maschine.For other speeds, the running time during operation of the electric machine is simply incorrectly compensated, which is why there are deviations. The deviations explained lead to an incorrect angle of the rotor that is taken into account in the field-oriented control and thus to less torque, less efficiency and greater instability of the electrical machine.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kalibrierverfahren - insbesondere für eine feldorientierte Regelung - einer elektrischen Maschine zu schaffen, das eine genaue Korrektur eines von einem Winkelsensor der elektrischen Maschine ausgegebenen Winkels eines Rotors zulässt. Zumindest ist es Aufgabe der Erfindung, ein zum Stand der Technik alternatives Kalibrierverfahren zu schaffen.Against this background, the object of the invention is to create a calibration method--in particular for field-oriented regulation--of an electrical machine that allows a precise correction of a rotor angle output by an angle sensor of the electrical machine. It is at least the object of the invention to create an alternative calibration method to the prior art.

Diese Aufgabe löst ein Kalibrierverfahren nach Patentanspruch 1, sowie ein Steuergerät und Computerprogramm gemäß den weiteren unabhängigen Patentansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This task is solved by a calibration method according to patent claim 1, as well as a control device and computer program according to the further independent patent claims. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims.

Ein Kalibrierverfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung kalibriert einen Winkelsensor einer elektrischen Maschine, mit dem eine Rotorstellung eines Rotors der elektrischen Maschine bestimmt wird. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

  • - Rotieren des Rotors mit einer Winkelgeschwindigkeit und Erfassen eines Winkels der Rotorstellung mittels des Winkelsensors in einem Zustand der elektrischen Maschine, indem ein tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bekannt ist;
  • - Ermitteln eines Offsetwinkels aus dem erfassten Winkel und dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung, wobei der Offsetwinkel zumindest eine drehzahlabhängige Winkelkomponente beinhaltet, die sich aus der Winkelgeschwindigkeit und einer für den Winkelsensor individuellen Sensorlaufzeit ergibt;
  • - Berechnen der individuellen Sensorlaufzeit auf Basis des ermittelten Offsetwinkels und eines weiteren Offsetwinkels, der bei einer gegenüber der Winkelgeschwindigkeit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit des Rotors ermittelt wurde; und
  • - Abspeichern der berechneten individuellen Sensorlaufzeit zum Korrigieren eines von dem Winkelsensor ausgegebenen Winkels der Rotorstellung, der bei einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit des Rotors in einem Motorbetrieb der elektrischen Maschine von dem Winkelsensor ausgegeben wird.
A calibration method according to one aspect of the invention calibrates an angle sensor of an electrical machine, with which a rotor position of a rotor of the electrical machine is determined. The procedure has the following steps:
  • - rotating the rotor at an angular velocity and detecting an angle of the rotor position by means of the angle sensor in a state of the electrical machine in which an actual angle of the rotor position is known;
  • - Determining an offset angle from the detected angle and the actual angle of the rotor position, the offset angle containing at least one speed-dependent angle component which results from the angular velocity and an individual sensor running time for the angle sensor;
  • - Calculation of the individual sensor running time based on the determined offset angle and a further offset angle, which was determined at an angular velocity of the rotor that differs from the angular velocity; and
  • - Saving the calculated individual sensor propagation time to correct an angle of the rotor position output by the angle sensor, which is output by the angle sensor at a specific angular speed of the rotor when the electric machine is operating as a motor.

Das Rotieren des Rotors erfolgt insbesondere im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine, wobei der Rotor durch eine externe Einrichtung mit der Winkelgeschwindigkeit in Rotation versetzt wird. Die externe Einrichtung wird in dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren beispielsweise durch einen Anwender oder durch das erfindungsgemäße Steuergerät selbst gesteuert.The rotor rotates in particular when the electric machine is in generator mode, with the rotor being rotated at the angular velocity by an external device. In the calibration method according to the invention, the external device is controlled, for example, by a user or by the control unit according to the invention itself.

Der Zustand der elektrischen Maschine, in dem der tatsächliche Winkel der Rotorstellung bekannt ist, kann beispielsweise aus durch den erregten (eigen- oder fremderregten) Rotor erzeugten Induktionsspannungen in den jeweiligen Strängen der elektrischen Maschine bestimmt werden.The state of the electrical machine in which the actual angle of the rotor position is known can be determined, for example, from the induction voltages generated by the excited (self-excited or externally excited) rotor in the respective strands of the electrical machine.

Die elektrische Maschine, deren Winkelsensor mit dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren kalibriert wird, ist beispielsweise eine Synchronmaschine, die durch eine feldorientierte Regelung geregelt wird und bei der der kalibrierte Winkelsensor den die Rotorstellung angebenden Winkel als Eingangsgröße der feldorientierten Regelung liefert. Bevorzugt ist die elektrische Maschine ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges oder eines Kraftrades.The electrical machine whose angle sensor is calibrated using the calibration method according to the invention is, for example, a synchronous machine that is controlled by field-oriented control and in which the calibrated angle sensor supplies the angle indicating the rotor position as an input variable for the field-oriented control. The electric machine is preferably a drive assembly of a motor vehicle or a motorcycle.

Bevorzugt wird in dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren der weitere Offsetwinkel in der gleichen Weise erfasst, wobei sich der Verfahrensschritt zur Ermittlung des weiteren Offsetwinkels lediglich dadurch unterscheidet, dass die Winkelgeschwindigkeit unterschiedlich ist.In the calibration method according to the invention, the further offset angle is preferably detected in the same way, with the method step for determining the further offset angle differing only in that the angular velocity is different.

Der Offsetwinkel und der weitere Offsetwinkel können neben der drehzahlabhängigen Winkelkomponente jeweils eine Offsetwinkelkomponente beinhalten, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors ergibt. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Winkelsensor montiert oder ausgetauscht wird, ohne dass die tatsächliche Ausrichtung des Rotors verifiziert werden kann.In addition to the speed-dependent angle component, the offset angle and the further offset angle can each contain an offset angle component which results from an orientation of an installation position of the angle sensor which is offset in relation to the actual angle of the rotor position. This is the case, for example, when the angle sensor is fitted or replaced without the actual alignment of the rotor being able to be verified.

Bevorzugt kann bei Vorliegen der Offsetwinkelkomponente aus den folgenden Beziehungen: θ t 1 θ S 1 = β 1 = β r + ω 1 * T d _ real ,

Figure DE102021200182A1_0001
und θ t 2 θ S 2 = β 2 = β r + ω 2 * T d _ real ,
Figure DE102021200182A1_0002
wobei β1 = Offsetwinkel,
ω1 = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des Offsetwinkel β1,
θt1 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des Offsetwinkels β1,
θS1 = mittels (nicht-kalibriertem) Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des Offsetwinkels β1,
βr = Offsetwinkelkomponente,
Td_real = individuelle Sensorlaufzeit,
β2 = weiterer Offsetwinkel,
ω2 = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2,
θt2 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2,
θS2 = mittels (nicht-kalibriertem) Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2,
die individuelle Sensorlaufzeit Td_real in dem Berechnungsschritt berechnet werden durch: T d _ real = ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 ) .
Figure DE102021200182A1_0003
When the offset angle component is present, the following relationships can be used: θ t 1 θ S 1 = β 1 = β right + ω 1 * T i.e _ real ,
Figure DE102021200182A1_0001
and θ t 2 θ S 2 = β 2 = β right + ω 2 * T i.e _ real ,
Figure DE102021200182A1_0002
where β 1 = offset angle,
ω 1 = angular velocity when determining the offset angle β 1 ,
θ t1 = actual angle of the rotor position when determining the offset angle β 1 ,
θ S1 = angle detected by means of a (non-calibrated) angle sensor when determining the offset angle β 1 ,
β r = offset angle component,
T d_real = individual sensor running time,
β 2 = further offset angle,
ω 2 = angular velocity when determining the further offset angle β 2 ,
θ t2 = actual angle of the rotor position when determining the further offset angle β 2 ,
θ S2 = angle detected by means of (non-calibrated) angle sensor when determining the further offset angle β 2 ,
the individual sensor transit time T d_real can be calculated in the calculation step by: T i.e _ real = ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 ) .
Figure DE102021200182A1_0003

Die Offsetwinkelkomponente lässt sich anschließend berechnen aus βr = β2 - ω2*Td_real, oder β1 - ω1*Td_real.The offset angle component can then be calculated from β r22 *T d_real , or β 11 *T d_real .

Die Ermittlung des weiteren Offsetwinkels kann auch bei einer Winkelgeschwindigkeit von 0, ergo bei Stillstand des Rotors ermittelt werden, wobei der weitere Offsetwinkel in diesem Fall ermittelt wird durch:

  • - Bestromen mindestens einer Wicklung der elektrischen Maschine mit Gleichstrom derart, dass ein Magnetfeld mit bekannter Ausrichtung erzeugt wird; und
  • - Erfassen eines von dem Winkelsensor ausgegebenen Winkels als den weiteren Offsetwinkel, nachdem sich der Rotor in Richtung des Magnetfeldes ausgerichtet hat und dadurch der tatsächliche Winkel der Rotorstellung bekannt ist.
The further offset angle can also be determined at an angular velocity of 0, i.e. when the rotor is at a standstill, with the further offset angle being determined in this case by:
  • - Energizing at least one winding of the electrical machine with direct current in such a way that a magnetic field with a known orientation is generated; and
  • - detecting an angle output by the angle sensor as the further offset angle after the rotor has aligned itself in the direction of the magnetic field and the actual angle of the rotor position is thereby known.

Die Ermittlung des weiteren Offsetwinkels erfolgt bei dieser Vorgehensweise auf Basis der Beziehung θt2 - θS2 = β2 = βr, wobei die individuelle Sensorlaufzeit in dem Berechnungsschritt anschließend berechnet wird durch: T d _ real = ( β 1 β 2 ) / ω 1 .

Figure DE102021200182A1_0004
With this procedure, the further offset angle is determined on the basis of the relationship θ t2 - θ S2 = β 2 = β r , with the individual sensor running time then being calculated in the calculation step by: T i.e _ real = ( β 1 β 2 ) / ω 1 .
Figure DE102021200182A1_0004

Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren lässt sich auch einsetzen bei elektrischen Maschinen mit Winkelsensoren, die mit einer gegenüber der individuellen Sensorlaufzeit ungenaueren Standard-Sensorlaufzeit bereits kalibriert sind. Die ungenauere Standard-Sensorlaufzeit kann beispielsweise eine vom Sensorhersteller angegebene durchschnittliche Sensorlaufzeit sein, die der Sensorhersteller für die Art des eingesetzten Winkelsensors ermittelt hat. In diesem Fall ist in dem Kalibrierverfahren die Standard-Sensorlaufzeit T0 zu berücksichtigen, wobei sich dann obige Beziehungen wie folgt zur Berechnung der individuellen Sensorlaufzeit in dem Berechnungsschritt abändern: θ t 1 θ S 1 = β 1 = β r + ω 1 * ( T d _ real T 0 ) ,

Figure DE102021200182A1_0005
θ t 2 θ S 2 = β 2 = β r + ω 2 * ( T d _ real T 0 ) ,
Figure DE102021200182A1_0006
T d _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 ) ; und
Figure DE102021200182A1_0007
θ t 1 θ S 1 = β 1 = β r + ω 1 * ( T d _ real T 0 )
Figure DE102021200182A1_0008
T d _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ω 1 , wobei
Figure DE102021200182A1_0009
bei Durchführung des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens in diesem Fall die von dem Winkelsensor erfassten Winkel θS1 und θS2 eine Korrektur auf Basis der Standard-Sensorlaufzeit T0 enthalten.The calibration method according to the invention can also be used in electrical machines with angle sensors that are already calibrated with a standard sensor runtime that is less precise than the individual sensor runtime. For example, the less accurate standard sensor runtime can be a be the average sensor running time specified by the sensor manufacturer, which the sensor manufacturer has determined for the type of angle sensor used. In this case, the standard sensor transit time T 0 must be taken into account in the calibration method, with the above relationships then changing as follows for the calculation of the individual sensor transit time in the calculation step: θ t 1 θ S 1 = β 1 = β right + ω 1 * ( T i.e _ real T 0 ) ,
Figure DE102021200182A1_0005
θ t 2 θ S 2 = β 2 = β right + ω 2 * ( T i.e _ real T 0 ) ,
Figure DE102021200182A1_0006
T i.e _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 ) ; and
Figure DE102021200182A1_0007
θ t 1 θ S 1 = β 1 = β right + ω 1 * ( T i.e _ real T 0 )
Figure DE102021200182A1_0008
T i.e _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ω 1 , whereby
Figure DE102021200182A1_0009
when the calibration method according to the invention is carried out, in this case the angles θ S1 and θ S2 detected by the angle sensor contain a correction based on the standard sensor propagation time T 0 .

Schließlich schafft die Erfindung ein Computerprogramm für ein Steuergerät zur Regelung einer elektrischen Maschine, wobei das Computerprogramm bei Ausführung durch das Steuergerät das erläuterte Kalibrierverfahren durchführt.Finally, the invention provides a computer program for a control unit for controlling an electrical machine, the computer program carrying out the calibration method explained when it is executed by the control unit.

Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren, das entsprechende Steuergerät und Computerprogramm haben die Wirkung, dass negative Einflüsse der Bauteilstreuung des Winkelsensors auf die Performance (Drehmoment und Wirkungsgrad) und Stabilität der Regelung eliminiert werden.The calibration method according to the invention, the corresponding control device and computer program have the effect that negative influences of the component variation of the angle sensor on the performance (torque and efficiency) and stability of the control are eliminated.

Bei Fahrzeuganwendungen, d. h. bei Kraftfahrzeugen oder Krafträdern, kann durch die Erfindung die Sicherheitsreserve bei der Performanceausnutzung verringert werden. Zusätzlich können wesentlich günstigere Winkelsensoren zum Einsatz kommen, bei denen die Sensorlaufzeit keine engen Toleranzen einhalten muss. Letztendlich kann auch die Fertigung von Winkelsensoren vereinfacht werden.In vehicle applications, i. H. in motor vehicles or motorcycles, the invention allows the safety reserve to be reduced when performance is utilized. In addition, significantly cheaper angle sensors can be used, in which the sensor runtime does not have to adhere to narrow tolerances. Ultimately, the manufacture of angle sensors can also be simplified.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die beigefügte 1 erläutert.The following is a preferred embodiment of the invention with reference to the attached 1 explained.

1 zeigt schematisch eine feldorientierte Regelung einer elektrischen Maschine, die beispielsweise ein Antriebsaggregat eines Automobils oder eines Kraftrades ist und bei der das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung eines von einem Winkelsensor ausgegebenen Winkels durchgeführt wird. 1 shows schematically a field-oriented regulation of an electric machine, which is for example a drive unit of an automobile or a motorcycle and in which the method according to the invention for calibrating an angle output by an angle sensor is carried out.

1 zeigt eine elektrische Maschine 1, die ein elektrisches Antriebsaggregat eines Automobils oder eines Kraftrades ist. 1 shows an electric machine 1, which is an electric drive unit of an automobile or a motorcycle.

Die elektrische Maschine 1 ist insbesondere eine elektrische Synchronmaschine, die drei Stränge U, V, W besitzt. Die Stränge U, V, W bilden an einem Stator der elektrischen Maschine 1 eine Vielzahl von Wicklungen aus, die um einen Innenraum des Stators, bevorzugt gleichmäßig verteilt, angeordnet sind.The electrical machine 1 is in particular an electrical synchronous machine that has three strands U, V, W. The strands U, V, W form a plurality of windings on a stator of the electrical machine 1, which are arranged around an interior space of the stator, preferably evenly distributed.

Ein Rotor 3 ist in dem Innenraum des Stators aufgenommen und dort drehbar gelagert. Eine Rotationsachse des Rotors 3 verläuft in 1 senkrecht zur Zeichenebene.A rotor 3 is accommodated in the inner space of the stator and is rotatably supported there. An axis of rotation of the rotor 3 runs in 1 perpendicular to the drawing plane.

Die drei Stränge U, V, W sind jeweils mit einer Brückenschaltung 4 verbunden, die einen von einer nicht gezeigten Energieversorgung gelieferten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Die Energieversorgung übernimmt beispielsweise ein Hochvolt-Akkumulator des Automobils bzw. des Kraftrades.The three strands U, V, W are each connected to a bridge circuit 4, which converts a direct current supplied by a power supply, not shown, into alternating current. A high-voltage accumulator of the automobile or motorcycle takes over the energy supply, for example.

Die in den drei Strängen U, V, W fließenden Wechselströme erzeugen in dem Innenraum ein magnetisches Drehfeld mit einem Polpaar (p=1), das mit den zwei Polen des in 1 gezeigten Rotors 3 derart wechselwirkt, dass der Rotor 3 in Rotation versetzt wird. Zur Ausbildung des magnetischen Drehfeldes mit einem Polpaar sind bekanntermaßen drei Wicklungen um den Innenraum des Stators herum verteilt angeordnet. Die Erfindung ist allerdings hierauf nicht beschränkt. Die elektrische Maschine 1 kann eine Vielzahl von Polpaaren (p>=2) besitzen, wobei in diesem Fall auch der Rotor über entsprechend 2*p Pole verfügt.The alternating currents flowing in the three strands U, V, W generate a rotating magnetic field with a pole pair (p=1) in the interior, which is connected to the two poles of the in 1 shown rotor 3 interacts in such a way that the rotor 3 is set in rotation. In order to form the rotating magnetic field with a pair of poles, three windings are distributed around the interior of the stator, as is known. However, the invention is not limited to this. The electrical machine 1 can have a large number of pole pairs (p>=2), in which case the rotor also has corresponding 2*p poles.

Der Rotor 3 kann ein mittels Permanentmagnet(en) eigenerregter oder mittels Rotorwicklungen fremderregter Rotor 3 sein. Wenn der Rotor 3 fremderregt ist, erfolgt dies bevorzugt bürstenlos.The rotor 3 can be a rotor 3 that is self-excited by means of permanent magnet(s) or a rotor 3 that is externally excited by means of rotor windings. If the rotor 3 is separately excited, this is preferably done without brushes.

Die Regelung der in den Strängen U, V, W fließenden Wechselströme erfolgt bevorzugt im Rahmen einer feldorientierten Regelung. Die 1 zeigt schematisch ein entsprechendes Blockschaltbild.The AC currents flowing in the strands U, V, W are preferably regulated as part of a field-oriented regulation. the 1 schematically shows a corresponding block diagram.

Die feldorientierte Regelung erfasst die Wechselgrößen der in den Strängen U, V, W fließenden Wechselströmen und führt basierend hierauf in einem Block 5 eine Clarke-Transformation sowie eine sich hieran anschließende d/q-Transformation durch.The field-oriented control detects the alternating variables of the alternating currents flowing in the strands U, V, W and, based on this, carries out a Clarke transformation in a block 5 and a subsequent d/q transformation.

Erstere führt zu den Größen Iα und Iβ in der statorfesten komplexen Ebene mit dem Realanteil α und dem Imaginäranteil jβ; letztere zu den Vektoren Iq und Id im mit dem Rotor 3 rotierenden d/q-Koordinatensystem. Vektor Iq bildet das Drehmoment und Vektor Id die magnetische Flussdichte des Drehfeldes ab. Die durch die Transformationen erhaltenen Größen sind in 1 schematisch gezeigt.The former leads to the quantities I α and I β in the complex plane fixed to the stator with the real component α and the imaginary component jβ; the latter to the vectors Iq and Id in the d/q coordinate rotating with the rotor 3 data system. Vector Iq represents the torque and Vector Id represents the magnetic flux density of the rotating field. The quantities obtained by the transformations are in 1 shown schematically.

Nach Ermittlung von Regelabweichungen zwischen den jeweiligen Vektoren und entsprechend gewünschten Führungsgrößen (Refq und Refd) erfolgt eine jeweilige PI-Regelung an den Blöcken 6. Die Führungsgrößen spiegeln beispielsweise eine Betätigung eines Beschleunigungspedals bzw. -griffes durch einen Fahrer wider. After determination of control deviations between the respective vectors and correspondingly desired reference variables (Refq and Refd), a respective PI control takes place at blocks 6. The reference variables reflect, for example, actuation of an accelerator pedal or handle by a driver.

Entsprechend geregelte Ausgangsgrößen der PI-Regler 6 bilden Eingangsgrößen des Blocks 5'.Correspondingly controlled output variables of the PI controller 6 form input variables of the block 5'.

Block 5' führt eine inverse d/q-Transformation und eine inverse Clarke-Transformation durch, denen an Block 7 eine Raumzeigermodulation folgt. Die erhaltenen Ausgangsgrößen des Blocks 7 werden der Brückenschaltung 4 zugeführt, um entsprechend gewünschte Wechselströme in den Strängen U, V, W zu realisieren.Block 5' performs an inverse d/q transform and an inverse Clarke transform, followed at block 7 by a space vector modulation. The output variables obtained from the block 7 are fed to the bridge circuit 4 in order to implement desired alternating currents in the strands U, V, W accordingly.

Die vorhergehenden Erläuterungen der in 1 dargestellten feldorientierten Regelung sind nicht einschränkend zu verstehen. Der erfindungswesentliche Aspekt der feldorientierten Regelung betrifft ein Kalibrierverfahren eines in 1 gezeigten Winkelsensors 2, das weiter unten erläutert wird.The previous explanations of the 1 illustrated field-oriented regulation are not to be understood as limiting. The aspect of the field-oriented control that is essential to the invention relates to a calibration method of a 1 shown angle sensor 2, which is explained below.

Im Allgemeinen sind die vorstehend erläuterten Funktionen der feldorientierten Regelung und das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren in ein Steuergerät implementiert, das durch Zusammenwirken von Soft- und Hardware die entsprechenden Funktionen und Verfahrensschritte ausführt.In general, the functions of the field-oriented control explained above and the calibration method according to the invention are implemented in a control unit, which executes the corresponding functions and method steps through the interaction of software and hardware.

Um das d/q-Koordinatensystem in der feldorientierten Regelung korrekt mit dem Rotor 3 rotieren zu lassen, ist es notwendig, die genaue Rotorstellung des Rotors 3 zu kennen. Die Ermittlung der genauen Rotorstellung erfolgt über den in 1 gezeigten Winkelsensor 2, der einen die Rotorstellung angebenden Winkel ausgibt. Zusätzlich lässt sich die Winkelgeschwindigkeit, mit der das d/q-Koordinatensystem bzw. der Rotor 3 rotiert, bestimmen.In order to allow the d/q coordinate system to rotate correctly with the rotor 3 in the field-oriented control, it is necessary to know the exact rotor position of the rotor 3 . The exact rotor position is determined via the in 1 Angle sensor 2 shown, which outputs an angle indicating the rotor position. In addition, the angular velocity at which the d/q coordinate system or the rotor 3 rotates can be determined.

Der Winkelsensor 2 kann beispielsweise ein Hall-Sensor oder ein optischer Sensor sein. Alternativ kann der Winkelsensor 2 so ausgestaltet sein, dass er zueinander phasenverschobene Sinus- bzw. Kosinussignale ausgibt, über die sich der Winkel ermitteln lässt.The angle sensor 2 can be a Hall sensor or an optical sensor, for example. Alternatively, the angle sensor 2 can be designed in such a way that it outputs sine or cosine signals that are phase-shifted with respect to one another, via which the angle can be determined.

Die Winkelgeschwindigkeit ergibt sich aus der Beziehung ω=2*Pi*n, wobei n eine aus einer Änderung des ausgegebenen Winkels ermittelte Umdrehungszahl bzw. Umdrehungsfrequenz des Rotors 3 angibt. Sollte der Winkelsensor 2, insbesondere in der Ausgestaltung mit den zueinander phasenverschobenen Signalen, eine Vielzahl von Sensorpolpaaren (ps) beinhalten, d. h. pro vollständiger Umdrehung des Rotors 3 mehrere Perioden durchlaufen, ist die genannte Beziehung zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit um die Anzahl der Sensorpolpaare zu ergänzen (ω=2*Pi*n*ps).The angular velocity results from the relationship ω=2*Pi*n, where n indicates a number of revolutions or a rotational frequency of the rotor 3 determined from a change in the output angle. Should the angle sensor 2, in particular in the embodiment with the mutually phase-shifted signals, contain a large number of sensor pole pairs (p s ), i.e. run through several periods per complete revolution of the rotor 3, the stated relationship for determining the angular velocity is increased by the number of sensor pole pairs (ω=2*Pi*n*p s ).

Der ausgegebene Winkel bildet eine Eingangsgröße der Blöcke 5 und 5' für die Durchführung der jeweiligen Transformation und sollte, wie erläutert, die genaue Rotorstellung des Rotors widerspiegeln.The output angle forms an input variable of the blocks 5 and 5' for carrying out the respective transformation and, as explained, should reflect the exact rotor position of the rotor.

Das ist in der Praxis allerdings schwer bzw. kaum möglich, weil es zwischen dem ausgegebenen Winkel und der tatsächlichen Rotorstellung zu einem Offsetwinkel (Abweichung) kommt, der durch folgende Umstände bedingt ist.In practice, however, this is difficult or hardly possible, because there is an offset angle (deviation) between the output angle and the actual rotor position, which is caused by the following circumstances.

Zum einen besitzt der Winkelsensor 2 eine Sensorlaufzeit Td_real, die der Winkelsensor 2 benötigt, um den ermittelten Winkel auszugeben. Mit anderen Worten gibt die Sensorlaufzeit Td_real eine Verzögerungsdauer an, um die die Ausgabe des ermittelten Winkels verzögert ist. Die Sensorlaufzeit Td_real ist keine feste Größe, die für alle Winkelsensoren 2 gleicher Spezifikation identisch ist, sondern eine individuelle Größe, die für jeden individuellen Winkelsensor 2 variiert. Der Offsetwinkel beinhaltet deshalb in der Realität eine Winkelkomponente, die von der individuellen Sensorlaufzeit Td_real herrührt und mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit ansteigt.On the one hand, angle sensor 2 has a sensor propagation time T d_real , which angle sensor 2 requires in order to output the determined angle. In other words, the sensor transit time T d_real specifies a delay time by which the output of the determined angle is delayed. The sensor propagation time T d_real is not a fixed variable that is identical for all angle sensors 2 of the same specification, but an individual variable that varies for each individual angle sensor 2 . In reality, therefore, the offset angle contains an angular component that originates from the individual sensor transit time T d_real and increases with increasing angular velocity.

Zum anderen beinhaltet der Offsetwinkel eine Offsetwinkelkomponente, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors 2 ergibt. Diese reale Offsetwinkelkomponente resultiert in den meisten Fällen daraus, dass zu dem Zeitpunkt der Montage oder des Austausches des Winkelsensors 2 die tatsächliche Rotorstellung bzw. tatsächliche Winkel des Rotors nicht sichtbar/bekannt und keine Justierung möglich ist.On the other hand, the offset angle includes an offset angle component that results from an orientation of an installation position of the angle sensor 2 that is offset compared to the actual angle of the rotor position. In most cases, this real offset angle component results from the fact that at the time the angle sensor 2 is installed or replaced, the actual rotor position or actual angle of the rotor is not visible/known and no adjustment is possible.

Insoweit ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen dem von den Winkelsensor 2 ausgegebenen Winkel und dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung: θ t = θ S + β r + ω * T d _ real

Figure DE102021200182A1_0010
θt = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung, θS = von Winkelsensor ausgegebener Winkel, βr = Offsetwinkelkomponente bedingt durch Einbaulage, ω = Winkelgeschwindigkeit und Td_real = individuelle Sensorlaufzeit.In this respect, the following relationship results between the angle output by the angle sensor 2 and the actual angle of the rotor position: θ t = θ S + β right + ω * T i.e _ real
Figure DE102021200182A1_0010
θ t = actual angle of the rotor position, θ S = angle output by the angle sensor, β r = offset angle component due to installation position, ω = Win kel speed and T d_real = individual sensor transit time.

Der vorstehende Zusammenhang lässt erkennen, dass der Offsetwinkel zwischen dem tatsächlichen Winkel θt der Rotorstellung und dem von Winkelsensor 2 ausgegebenen Winkel θS nicht konstant ist, sondern die drehzahlabhängige Winkelkomponente beinhaltet, die sich aus der individuellen Sensorlaufzeit Td_real des jeweiligen eingesetzten Winkelsensors 2 und der momentanen Winkelgeschwindigkeit ω des Rotors 3 ergibt.The above relationship shows that the offset angle between the actual angle θ t of the rotor position and the angle θ S output by angle sensor 2 is not constant, but contains the speed-dependent angle component that results from the individual sensor runtime T d_real of the respective angle sensor 2 used and the instantaneous angular velocity ω of the rotor 3 results.

Damit die drehzahlabhängige Winkelkomponente korrekt berücksichtigt wird, sieht die Erfindung vor, den Winkelsensor 2 zu kalibrieren, indem die individuelle Sensorlaufzeit Td_real des Winkelsensors 2 ermittelt und anschließend bei der feldorientierten Regelung im Motorbetrieb der elektrischen Maschine 1 berücksichtigt wird.So that the speed-dependent angle component is correctly taken into account, the invention provides for calibrating the angle sensor 2 by determining the individual sensor running time T d_real of the angle sensor 2 and then taking it into account in the field-oriented control when the electric machine 1 is operating as a motor.

In dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren wird hierzu der Offsetwinkel in zwei verschiedenen Betriebszuständen bzw. zwei Verfahrensschritten der elektrischen Maschine 1 erfasst und anschließend zur Berechnung der individuellen Sensorlaufzeit Td_real verwendet.For this purpose, in the calibration method according to the invention, the offset angle is detected in two different operating states or two method steps of the electric machine 1 and then used to calculate the individual sensor transit time T d_real .

Die mindestens zwei verschiedenen Betriebszustände unterscheiden sich in dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren insbesondere dadurch, dass die Drehzahlen n bzw. die Winkelgeschwindigkeiten ω des Rotors 3 in den zwei Betriebszuständen unterschiedlich sind. Gleich ist hingegen, dass die elektrische Maschine 1 sich in beiden Betriebszuständen bevorzugt im Generatorbetrieb befindet, d.h. der Rotor 3 bevorzugt durch eine externe Einrichtung in Rotation versetzt wird. Eine Reihenfolge der folgenden Verfahrensschritte des bevorzugten Kalibrierverfahrens ist beliebig.In the calibration method according to the invention, the at least two different operating states differ in particular in that the rotational speeds n or the angular speeds ω of the rotor 3 are different in the two operating states. What is the same, however, is that the electric machine 1 is preferably in generator mode in both operating states, i.e. the rotor 3 is preferably set in rotation by an external device. The order of the following method steps of the preferred calibration method is arbitrary.

Die elektrische Maschine 1 wird in einen der zwei verschiedenen Betriebszustände versetzt und folgender Verfahrensschritt durchgeführt:

  • - Rotieren des Rotors 3 mit einer Winkelgeschwindigkeit ω1 und Erfassen eines Winkels θS1 der Rotorstellung mittels des Winkelsensors 2 in einem Zustand der elektrischen Maschine 1, in dem ein tatsächlicher Winkel θt1 der Rotorstellung bekannt ist.
The electrical machine 1 is placed in one of the two different operating states and the following method step is carried out:
  • - Rotating the rotor 3 with an angular velocity ω 1 and detecting an angle θ S1 of the rotor position by means of the angle sensor 2 in a state of the electrical machine 1 in which an actual angle θ t1 of the rotor position is known.

Der Zustand der elektrischen Maschine 1, in dem der tatsächliche Rotorwinkel θt1 bekannt ist, lässt sich beispielsweise aus Induktionsspannungen, die der erregte Rotor 3 im Generatorbetrieb in den Strängen bzw. Wicklungen erzeugt, ableiten. Beispielsweise lässt sich der tatsächliche Winkel θt1 der Rotorstellung in einem Zustand ableiten, in dem die Induktionsspannung eines der drei Stränge U, V, W einen Nulldurchgang hat oder die Induktionsspannungen zweier Stränge identisch sind.The state of the electrical machine 1 in which the actual rotor angle θ t1 is known can be derived, for example, from induction voltages which the excited rotor 3 generates in the strands or windings during generator operation. For example, the actual angle θ t1 of the rotor position can be derived in a state in which the induction voltage of one of the three phases U, V, W has a zero crossing or the induction voltages of two phases are identical.

Anschließend wird der Offsetwinkel β1 aus dem mittels des Winkelsensors 2 erfassten Winkel θS1 und dem tatsächlichen Winkel θt1 der Rotorstellung ermittelt, wobei folgende Beziehung gilt: θ t 1 θ S 1 = β 1 = β r + ω 1 * T d _ real

Figure DE102021200182A1_0011
The offset angle β 1 is then determined from the angle θ S1 detected by the angle sensor 2 and the actual angle θ t1 of the rotor position, with the following relationship applying: θ t 1 θ S 1 = β 1 = β right + ω 1 * T i.e _ real
Figure DE102021200182A1_0011

Der ermittelte Offsetwinkel β1 beinhaltet zum einen die drehzahlabhängige Winkelkomponente, die sich aus der Winkelgeschwindigkeit ω1 und der für den Winkelsensor 2 individuellen Sensorlaufzeit Td_real ergibt, und zum anderen die Offsetwinkelkomponente βr, die aus der gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen bzw. verdrehten Einbaulage des Winkelsensors 2 resultiert.The determined offset angle β 1 contains on the one hand the speed-dependent angle component, which results from the angular velocity ω 1 and the individual sensor running time T d_real for the angle sensor 2, and on the other hand the offset angle component β r , which results from the offset or offset angle of the rotor position compared to the actual angle .

Nachdem der Offsetwinkel β1 ermittelt wurde, geht das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren zu einem zweiten Verfahrensschritt über, indem die elektrische Maschine 1 durch Veränderung der Drehzahl/Winkelgeschwindigkeit in den zweiten Betriebszustand versetzt und der erläuterte Verfahrensschritt bei der geänderten Winkelgeschwindigkeit ω2, wie folgt, wiederholt wird:

  • - Rotieren des Rotors 3 mit der unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit ω2 und Erfassen eines Winkels θS2 der Rotorstellung mittels des Winkelsensors 2 in einem Zustand der elektrischen Maschine 1, in dem ein tatsächlicher Winkel θt2 der Rotorstellung bekannt ist.
After the offset angle β 1 has been determined, the calibration method according to the invention proceeds to a second method step in which the electric machine 1 is switched to the second operating state by changing the rotational speed/angular speed and the method step explained is repeated as follows for the changed angular speed ω 2 :
  • - Rotating the rotor 3 with the different angular speed ω 2 and detecting an angle θ S2 of the rotor position by means of the angle sensor 2 in a state of the electric machine 1 in which an actual angle θ t2 of the rotor position is known.

Der in dem zweiten Verfahrensschritt benutzte Zustand der elektrischen Maschine 1, in dem der tatsächliche Winkel θt2 der Rotorstellung bekannt ist, kann mit dem Zustand in dem ersten Verfahrensschritt identisch sein oder sich hiervon unterscheiden - solange verständlicherweise der tatsächliche Winkel θt2 der Rotorstellung ableitbar bleibt.The state of the electrical machine 1 used in the second method step, in which the actual angle θ t2 of the rotor position is known, can be identical to the state in the first method step or different - as long as the actual angle θ t2 of the rotor position remains derivable .

Anschließend lässt sich der Offsetwinkel β2 aus dem mittels des Winkelsensors 2 erfassten Winkel θS2 und dem tatsächlichen Winkel θt2 der Rotorstellung ermitteln, wobei folgende Beziehung gilt: θ t 2 θ S 2 = β 2 = β r + ω 2 * T d _ real

Figure DE102021200182A1_0012
The offset angle β 2 can then be determined from the angle θ S2 detected by the angle sensor 2 and the actual angle θ t2 of the rotor position, where the following relationship applies: θ t 2 θ S 2 = β 2 = β right + ω 2 * T i.e _ real
Figure DE102021200182A1_0012

Der ermittelte weitere Offsetwinkel β2 beinhaltet wiederum zum einen die drehzahlabhängige Winkelkomponente, die sich aus der geänderten Winkelgeschwindigkeit ω2 und der für den Winkelsensor 2 individuellen Sensorlaufzeit Td_real ergibt, und zum anderen die Offsetwinkelkomponente βr, die aus der gegenüber dem tatsächlichen Winkel θt2 der Rotorstellung versetzten bzw. verdrehten Einbaulage des Winkelsensors 2 resultiert.The determined additional offset angle β 2 in turn contains the speed-dependent angular component, which results from the changed angular velocity ω 2 and the individual sensor running time T d_real for the angle sensor 2, and on the other hand the offset angle component β r , which consists of the angle θ t2 of the rotor position offset or rotated installation position of the angle sensor 2 results.

Nachdem die Offsetwinkel β1 und β2 erfasst wurden, folgt in dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren ein Berechnungsschritt. Unter Verwendung der gemessenen Offsetwinkel β1 und β2 und unter Berücksichtigung der obigen Beziehungen (2) und (3) ergibt sich in dem Berechnungsschritt die individuelle Sensorlaufzeit Td_real und die Offsetwinkelkomponente βr aus: T d _ real = ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 )

Figure DE102021200182A1_0013
und β r = β 2 ω 2 * T d _ real . oder β 1 ω 1 * T d _ real
Figure DE102021200182A1_0014
After the offset angles β 1 and β 2 have been recorded, a calculation step follows in the calibration method according to the invention. Using the measured offset angles β 1 and β 2 and taking into account the above relationships (2) and (3), the calculation step results in the individual sensor transit time T d_real and the offset angle component β r from: T i.e _ real = ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 )
Figure DE102021200182A1_0013
and β right = β 2 ω 2 * T i.e _ real . or β 1 ω 1 * T i.e _ real
Figure DE102021200182A1_0014

Die berechneten Größen werden in einem Speicher des Steuergerätes abgespeichert. Das Kalibrierverfahren endet an dieser Stelle.The calculated variables are stored in a memory of the control unit. The calibration procedure ends at this point.

Anschließend kann die elektrische Maschine 1 in den Motorbetrieb übergehen, und die bereits erläuterte feldorientierte Regelung starten. Die berechneten und abgespeicherten Größen werden in dem Motorbetrieb von dem Steuergerät verwendet, um den von dem Winkelsensor 2 ausgegebenen Winkel bei der konkret in dem Motorbetrieb vorliegenden Drehzahl/Winkelgeschwindigkeit gemäß obiger Beziehung (1) zu korrigieren.The electrical machine 1 can then switch to motor operation and start the field-oriented regulation already explained. The calculated and stored variables are used by the control unit during engine operation in order to correct the angle output by angle sensor 2 at the rotational speed/angular velocity actually present during engine operation in accordance with relationship (1) above.

In dem erläuterten Kalibrierverfahren werden die Offsetwinkel in Betriebszuständen ermittelt, in denen die Bedingungen ω1 > 0 und ω2 > 0 gelten. Die Erfindung ist allerdings hierauf nicht beschränkt.In the calibration method explained, the offset angles are determined in operating states in which the conditions ω 1 >0 and ω 2 >0 apply. However, the invention is not limited to this.

In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens besteht die Möglichkeit, in einem der beiden Betriebszuständen bzw. in einem der beiden Verfahrensschritte den Zustand, in dem der tatsächliche Winkel der Rotorstellung bekannt ist, nicht im Generatorbetrieb, sondern im Stillstand des Rotors 3 - ergo bei ω = 0 - herzustellen.In a preferred variant of the calibration method according to the invention, there is the possibility, in one of the two operating states or in one of the two method steps, that the state in which the actual angle of the rotor position is known is not in generator operation but when the rotor 3 is at a standstill—ergo at ω = 0 - to produce.

Dies erfolgt dadurch, dass das Steuergerät in mindestens einem Strang bzw. einer Wicklung einen Stromfluss (Gleichstrom) erzeugt, der zur Ausbildung eines konstanten Magnetfeldes mit bekannter Ausrichtung führt. Der erregte Rotor 3 richtet sich nach dem konstanten Magnetfeld aus, wodurch aufgrund der bekannten Ausrichtung des Magnetfeldes der tatsächliche Winkel der Rotorstellung auch bekannt ist.This takes place in that the control unit generates a current flow (direct current) in at least one strand or winding, which leads to the formation of a constant magnetic field with a known orientation. The excited rotor 3 aligns itself with the constant magnetic field, whereby the actual angle of the rotor position is also known due to the known orientation of the magnetic field.

Wenn diese Vorgehensweise beispielsweise in dem zweiten Betriebszustand bzw. dem zweiten Verfahrensschritt gewählt wird, gilt folgende Beziehung: θ t 2 θ S 2 = β 2 = β r

Figure DE102021200182A1_0015
If this procedure is selected, for example, in the second operating state or the second method step, the following relationship applies: θ t 2 θ S 2 = β 2 = β right
Figure DE102021200182A1_0015

Der ermittelte weitere Offsetwinkel β2 entspricht genau der Offsetwinkelkomponente βr und beinhaltet verständlicherweise keine drehzahlabhängige Winkelkomponente.The further offset angle β 2 determined corresponds exactly to the offset angle component β r and, understandably, does not include any speed-dependent angle component.

Damit ergibt sich in dem Berechnungsschritt die individuelle Sensorlaufzeit Td_real aus dem in dem ersten Verfahrensschritt ermittelten Offsetwinkel β1 und der für diesen Verfahrensschritt geltenden Beziehung (2) sowie dem in dem zweiten Betriebszustand ermittelten weiteren Offsetwinkel β2 und der entsprechenden vorstehenden Beziehung (6). Das Berechnungsergebnis lautet in diesem Fall: T d _ real = ( β 1 β 2 ) / ω 1

Figure DE102021200182A1_0016
In the calculation step, the individual sensor running time T d_real results from the offset angle β 1 determined in the first method step and the relationship (2) applicable to this method step, as well as the additional offset angle β 2 determined in the second operating state and the corresponding relationship (6) above. . In this case, the calculation result is: T i.e _ real = ( β 1 β 2 ) / ω 1
Figure DE102021200182A1_0016

Die Offsetwinkelkomponente βr muss bei dieser bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren nicht berechnet werden, weil sie in dem zweiten Verfahrensschritte dem gemessenen Offsetwinkel β2 entspricht. Die berechneten Größen werden wiederum abgespeichert und werden in der feldorientierten Reglung gemäß Beziehung (1) zur Korrektur der Abweichung des von dem Winkelsensor 2 ausgegebenen Winkels benutzt.The offset angle component β r does not have to be calculated in this preferred variant of the calibration method according to the invention because it corresponds to the measured offset angle β 2 in the second method step. The calculated variables are stored again and are used in the field-oriented control according to relation (1) to correct the deviation of the angle output by the angle sensor 2 .

In dem im Vorhergehenden erläuterten erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren und der entsprechenden bevorzugten Variante entspricht der von dem Winkelsensor 2 ausgegebene Winkel (θS1 oder θS2) dem rohen, nicht-kalibrierten Wert des Winkelsensors 2.In the calibration method according to the invention explained above and the corresponding preferred variant, the angle (θ S1 or θ S2 ) output by the angle sensor 2 corresponds to the raw, non-calibrated value of the angle sensor 2.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann allerdings auch dann durchgeführt werden, wenn der Winkelsensor 2 mit einer, beispielsweise dem Datenblatt des Winkelsensors 2 entnehmbaren, Standard-Sensorlaufzeit T0 bereits kalibriert ist. However, the method according to the invention can also be carried out when the angle sensor 2 has already been calibrated with a standard sensor transit time T 0 which can be found, for example, in the data sheet for the angle sensor 2 .

In diesem Fall entspricht der in den vorstehenden Beziehungen (2)-(4), (7) angegebene von dem Winkelsensor 2 erfasste Winkel θS einem mit der Standard-Sensorlaufzeit T0 korrigierten Winkel. Um das Kalibrierverfahren in diesem Fall anzuwenden, sind die Beziehungen (2)-(4), (7) um die Standard-Sensorlaufzeit T0 zu ergänzen. Die jeweiligen ergänzten Beziehungen lauten damit wie folgt: θ t 1 θ S 1 = β 1 = β r + ω 1 * ( T d _ real T 0 )

Figure DE102021200182A1_0017
θ t 2 θ S 2 = β 2 = β r + ω 2 * ( T d _ real T 0 )
Figure DE102021200182A1_0018
T d _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 )
Figure DE102021200182A1_0019
T d _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ω 1
Figure DE102021200182A1_0020
In this case, the angle θ S detected by the angle sensor 2 indicated in the above relationships (2)-(4), (7) corresponds to an angle corrected with the standard sensor transit time T 0 . In order to use the calibration method in this case, the relationships (2)-(4), (7) must be supplemented by the standard sensor transit time T 0 . The respective supplemented relationships are thus as follows: θ t 1 θ S 1 = β 1 = β right + ω 1 * ( T i.e _ real T 0 )
Figure DE102021200182A1_0017
θ t 2 θ S 2 = β 2 = β right + ω 2 * ( T i.e _ real T 0 )
Figure DE102021200182A1_0018
T i.e _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 )
Figure DE102021200182A1_0019
T i.e _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ω 1
Figure DE102021200182A1_0020

Ansonsten bestehen keine Unterschiede zu dem Verfahren bei nicht kalibriertem Winkelsensor 2.Otherwise there are no differences to the procedure for non-calibrated angle sensor 2.

Die Berücksichtigung der genannten Standard-Sensorlaufzeit T0 findet insbesondere bevorzugt dann statt, wenn das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren bei bereits mit der Standard-Sensorlaufzeit kalibrierten Winkelsensoren im Rahmen eines Updates des Steuergerätes durchgeführt wird.The aforementioned standard sensor runtime T 0 is particularly preferably taken into account when the calibration method according to the invention is carried out on angle sensors that have already been calibrated with the standard sensor runtime as part of an update of the control unit.

Die in dem Steuergerät abgespeicherte Standard-Sensorlaufzeit T0 wird bevorzugt nach erfolgreichem Durchführen des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens mit der berechneten individuellen Sensorlaufzeit Td_real überschrieben und die Offsetwinkelkomponente βr zusätzlich abgespeichert, sodass der von dem Winkelsensor 2 ausgegebene Winkel in der sich anschließenden, im Motorbetrieb durchgeführten, feldorientierten Regelung gemäß Beziehung (1) korrigiert wird. Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren kann bevorzugt auch bei elektrischen Maschinen zum Einsatz kommen, bei denen der Winkelsensor 2 und der Rotor 3 exakt zueinander ausgerichtet sind und damit die Offsetwinkelkomponente βr = 0 ist. In diesem Fall vereinfachen sich die Beziehungen, und das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren liefert lediglich die individuelle Sensorlaufzeit Td_real, die im anschließenden Motorbetrieb und der entsprechenden feldorientierten Regelung verwendet wird.The standard sensor runtime T 0 stored in the control unit is preferably overwritten with the calculated individual sensor runtime T d_real after the calibration method according to the invention has been successfully carried out, and the offset angle component β r is also stored, so that the angle output by the angle sensor 2 is carried out in the subsequent engine operation , field-oriented control is corrected according to relation (1). The calibration method according to the invention can preferably also be used in electrical machines in which the angle sensor 2 and the rotor 3 are aligned exactly with one another and the offset angle component β r is therefore equal to 0. In this case, the relationships are simplified, and the calibration method according to the invention only supplies the individual sensor transit time T d_real , which is used in the subsequent engine operation and the corresponding field-oriented control.

Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren und seine Varianten ist bevorzugt durch ein Computerprogramm, das auf dem genannten Steuergerät installiert ist oder im Rahmen eines Updates des Steuergerätes installiert wird, realisiert.The calibration method according to the invention and its variants are preferably implemented by a computer program that is installed on the named control unit or is installed as part of an update of the control unit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102008001408 A1 [0005]DE 102008001408 A1 [0005]

Claims (9)

Kalibrierverfahren zur Kalibrierung eines Winkelsensors (2) einer elektrischen Maschine (1), mit dem eine Rotorstellung eines Rotors (3) der elektrischen Maschine (1) bestimmt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Rotieren des Rotors (3) mit einer Winkelgeschwindigkeit (ω1) und Erfassen eines Winkels (θS1) der Rotorstellung mittels des Winkelsensors (2) in einem Zustand der elektrischen Maschine (1), in dem ein tatsächlicher Winkel (θt1) der Rotorstellung bekannt ist; - Ermitteln eines Offsetwinkels (β1) aus dem erfassten Winkel (θS1) und dem tatsächlichen Winkel (θt1) der Rotorstellung, wobei der Offsetwinkel (β1) zumindest eine drehzahlabhängige Winkelkomponente beinhaltet, die sich aus der Winkelgeschwindigkeit (ω1) und einer für den Winkelsensor (2) individuellen Sensorlaufzeit (Td_real) ergibt; gekennzeichnet durch - Berechnen der individuellen Sensorlaufzeit (Td_real) auf Basis des ermittelten Offsetwinkels (β1) und eines weiteren Offsetwinkels (β2), der bei einer gegenüber der Winkelgeschwindigkeit (ω1) unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit (ω2) des Rotors (3) ermittelt wurde; und - Abspeichern der berechneten individuellen Sensorlaufzeit (Td_real) zum Korrigieren eines von dem Winkelsensor (2) ausgegebenen Winkels (θS) der Rotorstellung, der bei einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit des Rotors (3) in einem Motorbetrieb der elektrischen Maschine (1) von dem Winkelsensor (2) ausgegeben wird.Calibration method for calibrating an angle sensor (2) of an electrical machine (1), with which a rotor position of a rotor (3) of the electrical machine (1) is determined, the method having the following steps: - rotating the rotor (3) at an angular velocity (ω 1 ) and detecting an angle (θ S1 ) of the rotor position by means of the angle sensor (2) in a state of the electric machine (1) in which an actual angle (θ t1 ) of the rotor position is known; - Determining an offset angle (β 1 ) from the detected angle (θ S1 ) and the actual angle (θ t1 ) of the rotor position, the offset angle (β 1 ) containing at least one speed-dependent angular component which results from the angular velocity (ω 1 ) and a sensor running time (T d_real ) that is individual to the angle sensor (2); characterized by - calculating the individual sensor running time (T d_real ) on the basis of the determined offset angle (β 1 ) and a further offset angle (β 2 ), which occurs at an angular speed (ω 2 ) of the rotor (3) that differs from the angular speed (ω 1 ) was determined; and - storing the calculated individual sensor transit time (T d_real ) to correct an angle (θ S ) of the rotor position output by the angle sensor (2), which at a specific angular speed of the rotor (3) in motor operation of the electric machine (1) from the Angle sensor (2) is output. Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 1, wobei der weitere Offsetwinkel (β2) ermittelt wird durch: - Rotieren des Rotors (3) mit der unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit (ω2) und Erfassen eines Winkels (θS2) der Rotorstellung mittels des Winkelsensors (2) in einem Zustand der elektrischen Maschine (1), in dem ein tatsächlicher Winkel (θt2) der Rotorstellung bekannt ist; - Ermitteln des weiteren Offsetwinkels (β2) aus dem bei der unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit (ω2) erfassten Winkel (θS2) und dem tatsächlichen Winkel (θt2) der Rotorstellung, wobei der weitere Offsetwinkel (β2) zumindest die drehzahlabhängige Winkelkomponente beinhaltet, die sich aus der unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit (ω2) und der für den Winkelsensor (2) individuellen Sensorlaufzeit (Td_real) ergibt.Calibration procedure according to Claim 1 , the further offset angle (β 2 ) being determined by: - rotating the rotor (3) at the different angular velocity (ω 2 ) and detecting an angle (θ S2 ) of the rotor position by means of the angle sensor (2) in one state of the electrical machine (1) in which an actual angle (θ t2 ) of rotor position is known; - Determining the further offset angle (β 2 ) from the angle (θ S2 ) detected at the different angular velocity (ω 2 ) and the actual angle (θ t2 ) of the rotor position, the further offset angle (β 2 ) containing at least the speed-dependent angular component, which results from the different angular velocity (ω 2 ) and the individual sensor running time (T d_real ) for the angle sensor (2). Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 1, wobei der weitere Offsetwinkel (β2) ermittelt wird durch: - Bestromen mindestens einer Wicklung der elektrischen Maschine (1) mit Gleichstrom derart, dass ein Magnetfeld mit bekannter Ausrichtung erzeugt wird; und - Erfassen eines von dem Winkelsensor (2) ausgegebenen Winkels (θS2) als den weiteren Offsetwinkel (β2), nachdem sich der Rotor (3) in Richtung des Magnetfeldes ausgerichtet hat und dadurch der tatsächliche Winkel (θt2) der Rotorstellung bekannt ist.Calibration procedure according to Claim 1 , wherein the further offset angle (β 2 ) is determined by: - energizing at least one winding of the electrical machine (1) with direct current in such a way that a magnetic field with a known orientation is generated; and - detecting an angle (θ S2 ) output by the angle sensor (2) as the further offset angle (β 2 ) after the rotor (3) has aligned itself in the direction of the magnetic field and the actual angle (θ t2 ) of the rotor position is thereby known is. Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Offsetwinkel (β1) und der weitere Offsetwinkel (β2) jeweils eine Offsetwinkelkomponente (βr) beinhalten, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors (2) ergibt; und aus Beziehungen θ t 1 θ S 1 = β 1 = β r + ω 1 * ( T d _ real T 0 ) ,
Figure DE102021200182A1_0021
und θ t 2 θ S 2 = β 2 = β r + ω 2 * ( T d _ real T 0 ) ,
Figure DE102021200182A1_0022
wobei β1 = Offsetwinkel, ω1 = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des Offsetwinkels β1, θt1 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des Offsetwinkels β1, θS1 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des Offsetwinkels β1, βr = Offsetwinkelkomponente, Td_real = individuelle Sensorlaufzeit, T0 = Standard-Sensorlaufzeit, β2 = weiterer Offsetwinkel, ω2 = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2, θt2 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2, θS2 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2, ist, sich die individuelle Sensorlaufzeit Td_real ergibt aus T d _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 ) .
Figure DE102021200182A1_0023
Calibration procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the offset angle (β 1 ) and the further offset angle (β 2 ) each contain an offset angle component (β r ) which results from an orientation of an installation position of the angle sensor (2) which is offset in relation to the actual angle of the rotor position; and from relationships θ t 1 θ S 1 = β 1 = β right + ω 1 * ( T i.e _ real T 0 ) ,
Figure DE102021200182A1_0021
and θ t 2 θ S 2 = β 2 = β right + ω 2 * ( T i.e _ real T 0 ) ,
Figure DE102021200182A1_0022
where β 1 = offset angle, ω 1 = angular velocity when determining the offset angle β 1 , θ t1 = actual angle of the rotor position when determining the offset angle β 1 , θ S1 = angle detected by means of an angle sensor when determining the offset angle β 1 , β r = offset angle component, T d_real = individual sensor transit time, T 0 = standard sensor transit time, β 2 = further offset angle, ω 2 = angular velocity when determining the further offset angle β 2 , θ t2 = actual angle of the rotor position when determining the further offset angle β 2 , θ S2 = by means Angle sensor detected angle when determining the further offset angle β 2 , is, the individual sensor running time T d_real results from T i.e _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 ) .
Figure DE102021200182A1_0023
Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Offsetwinkel (β1) und der weitere Offsetwinkel (β2) jeweils eine Offsetwinkelkomponente (βr) beinhalten, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors (2) ergibt; und aus Beziehungen θ t 1 θ S 1 = β 1 = β r + ω 1 * T d _ real , und
Figure DE102021200182A1_0024
θ t 2 θ S 2 = β 2 = β r + ω 2 * T d _ real , wobei
Figure DE102021200182A1_0025
β1 = Offsetwinkel ω1 = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des Offsetwinkel β1, θt1 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des Offsetwinkels β1, θS1 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des Offsetwinkels β1, βr = Offsetwinkelkomponente, Td_real = individuelle Sensorlaufzeit, β2 = weiterer Offsetwinkel, ω2 = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2, θt2 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2, θS2 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2, ist, sich die individuelle Sensorlaufzeit Td_real ergibt aus T d _ real = ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 ) .
Figure DE102021200182A1_0026
Calibration procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the offset angle (β 1 ) and the further offset angle (β 2 ) each contain an offset angle component (β r ) which results from an orientation of an installation position of the angle sensor (2) which is offset in relation to the actual angle of the rotor position; and from relationships θ t 1 θ S 1 = β 1 = β right + ω 1 * T i.e _ real , and
Figure DE102021200182A1_0024
θ t 2 θ S 2 = β 2 = β right + ω 2 * T i.e _ real , whereby
Figure DE102021200182A1_0025
β 1 = offset angle ω 1 = angular velocity when determining the offset angle β 1 , θ t1 = actual angle of the rotor position when determining the offset angle β 1 , θ S1 = angle detected by means of an angle sensor when determining the offset angle β 1 , β r = offset angle component, T d_real = individual sensor transit time, β 2 = further offset angle, ω 2 = angular velocity at Determination of the additional offset angle β 2 , θ t2 = actual angle of the rotor position when determining the additional offset angle β 2 , θ S2 = angle detected by means of an angle sensor when determining the additional offset angle β 2 , actual, the individual sensor running time T d_real results from T i.e _ real = ( β 1 β 2 ) / ( ω 1 ω 2 ) .
Figure DE102021200182A1_0026
Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 3, wobei der Offsetwinkel (β1) und der weitere Offsetwinkel (β2) jeweils eine Offsetwinkelkomponente (βr) beinhalten, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors (2) ergibt; und aus Beziehungen θ t 1 θ S 1 = β 1 = β r + ω 1 * ( T d _ real T 0 ) , und
Figure DE102021200182A1_0027
θ t 2 θ S 2 = β 2 = β r , wobei
Figure DE102021200182A1_0028
β1 = Offsetwinkel ω1 = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des Offsetwinkel β1, θt1 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des Offsetwinkels β1, θS1 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des Offsetwinkels β1, βr = Offsetwinkelkomponente, Td_real = individuelle Sensorlaufzeit, T0 = Standard-Sensorlaufzeit, β2 = weiterer Offsetwinkel, θt2 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2, θS2 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2, ist, sich die individuelle Sensorlaufzeit Td_real ergibt aus T d _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ω 1 .
Figure DE102021200182A1_0029
Calibration procedure according to patent claim 3 , wherein the offset angle (β 1 ) and the further offset angle (β 2 ) each contain an offset angle component (β r ), which results from an orientation of an installation position of the angle sensor (2) that is offset relative to the actual angle of the rotor position; and from relationships θ t 1 θ S 1 = β 1 = β right + ω 1 * ( T i.e _ real T 0 ) , and
Figure DE102021200182A1_0027
θ t 2 θ S 2 = β 2 = β right , whereby
Figure DE102021200182A1_0028
β 1 = offset angle ω 1 = angular velocity when determining the offset angle β 1 , θ t1 = actual angle of the rotor position when determining the offset angle β 1 , θ S1 = angle detected by means of an angle sensor when determining the offset angle β 1 , β r = offset angle component, T d_real = individual sensor transit time, T 0 = standard sensor transit time, β 2 = further offset angle, θ t2 = actual angle of the rotor position when determining the further offset angle β 2 , θ S2 = angle detected by means of an angle sensor when determining the further offset angle β 2 , is, itself the individual sensor running time T d_real results from T i.e _ real = T 0 + ( β 1 β 2 ) / ω 1 .
Figure DE102021200182A1_0029
Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 3, wobei der Offsetwinkel (β1) und der weitere Offsetwinkel (β2) jeweils eine Offsetwinkelkomponente (βr) beinhalten, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors (2) ergibt; und aus Beziehungen θ t 1 θ S 1 = β 1 = β r + ω 1 * T d _ real , und
Figure DE102021200182A1_0030
θ t 2 θ S 2 = β 2 = β r , wobei
Figure DE102021200182A1_0031
β1 = Offsetwinkel ω1 = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des Offsetwinkel β1, θt1 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des Offsetwinkels β1, θS1 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des Offsetwinkels β1, βr = Offsetwinkelkomponente, Td_real = individuelle Sensorlaufzeit, T0 = Standard-Sensorlaufzeit, β2 = weiterer Offsetwinkel, θt2 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2, θS2 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β2, ist, sich die individuelle Sensorlaufzeit Td_real ergibt aus T d _ real = ( β 1 β 2 ) / ω 1 .
Figure DE102021200182A1_0032
Calibration procedure according to patent claim 3 , wherein the offset angle (β 1 ) and the further offset angle (β 2 ) each contain an offset angle component (β r ) which results from an orientation of an installation position of the angle sensor (2) which is offset in relation to the actual angle of the rotor position; and from relationships θ t 1 θ S 1 = β 1 = β right + ω 1 * T i.e _ real , and
Figure DE102021200182A1_0030
θ t 2 θ S 2 = β 2 = β right , whereby
Figure DE102021200182A1_0031
β 1 = offset angle ω 1 = angular velocity when determining the offset angle β 1 , θ t1 = actual angle of the rotor position when determining the offset angle β 1 , θ S1 = angle detected by means of an angle sensor when determining the offset angle β 1 , β r = offset angle component, T d_real = individual sensor transit time, T 0 = standard sensor transit time, β 2 = further offset angle, θ t2 = actual angle of the rotor position when determining the further offset angle β 2 , θ S2 = angle detected by means of an angle sensor when determining the further offset angle β 2 , is, itself the individual sensor transit time T d_real results from T i.e _ real = ( β 1 β 2 ) / ω 1 .
Figure DE102021200182A1_0032
Steuergerät zur Regelung einer elektrischen Maschine (1), wobei das Steuergerät eingerichtet ist, - Stromwechselgrößen von Strömen einzelner Stränge der elektrischen Maschine (1), einen von einem Winkelsensor (2) ausgebebenen Winkel einer Rotorstellung eines Rotors (3) der elektrischen Maschine (1) und eine Winkelgeschwindigkeit (ω) des Rotors (3) zu erfassen, - ein Kalibrierverfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 auszuführen, - den ausgegebenen Winkel unter Berücksichtigung der individuellen Sensorlaufzeit (Td_real) zu korrigieren, und - eine feldorientierte Regelung zur Regelung der elektrischen Maschine (1) auf Basis der erfassten Stromwechselgrößen und des korrigierten Winkels durchzuführen.Control unit for controlling an electric machine (1), wherein the control unit is set up, - current alternating values of currents of individual strands of the electric machine (1), an angle of a rotor position of a rotor (3) of the electric machine (1) output by an angle sensor (2). ) and to detect an angular velocity (ω) of the rotor (3), - a calibration method according to one of patent claims 1 until 6 - to correct the output angle, taking into account the individual sensor transit time (T d_real ), and - to carry out a field-oriented control for controlling the electrical machine (1) on the basis of the detected alternating current variables and the corrected angle. Computerprogramm für ein Steuergerät zur Regelung einer elektrischen Maschine (1), wobei das Computerprogramm bei Ausführung durch das Steuergerät ein Kalibrierverfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7 durchführt.Computer program for a control unit for controlling an electrical machine (1), wherein the computer program, when executed by the control unit, uses a calibration method according to one of patent claims 1 until 7 performs.
DE102021200182.3A 2021-01-11 2021-01-11 Calibration method for calibrating an angle sensor of an electrical machine, control unit and computer program Ceased DE102021200182A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021200182.3A DE102021200182A1 (en) 2021-01-11 2021-01-11 Calibration method for calibrating an angle sensor of an electrical machine, control unit and computer program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021200182.3A DE102021200182A1 (en) 2021-01-11 2021-01-11 Calibration method for calibrating an angle sensor of an electrical machine, control unit and computer program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021200182A1 true DE102021200182A1 (en) 2022-07-14

Family

ID=82116292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021200182.3A Ceased DE102021200182A1 (en) 2021-01-11 2021-01-11 Calibration method for calibrating an angle sensor of an electrical machine, control unit and computer program

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021200182A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220407443A1 (en) * 2019-11-29 2022-12-22 Robert Bosch Gmbh Method and device for calibrating an offset angle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008001408A1 (en) 2008-04-28 2009-10-29 Robert Bosch Gmbh Offset angle determination in synchronous machines
DE102012102898A1 (en) 2012-04-03 2013-10-10 Lti Drives Gmbh Method for determining rotor position of synchronous motor coupled to powertrain, involves determining rotor position angle by correlating transmitter angle with current vector phase progression
DE102013221767A1 (en) 2013-10-25 2015-04-30 Robert Bosch Gmbh Method, apparatus and system for operating a rotating electrical machine
DE102017128891A1 (en) 2017-12-05 2019-06-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for determining angle information of a position sensor for a clutch actuator
DE102019218526A1 (en) 2019-11-29 2021-06-02 Robert Bosch Gmbh Method and device for calibrating an offset angle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008001408A1 (en) 2008-04-28 2009-10-29 Robert Bosch Gmbh Offset angle determination in synchronous machines
DE102012102898A1 (en) 2012-04-03 2013-10-10 Lti Drives Gmbh Method for determining rotor position of synchronous motor coupled to powertrain, involves determining rotor position angle by correlating transmitter angle with current vector phase progression
DE102013221767A1 (en) 2013-10-25 2015-04-30 Robert Bosch Gmbh Method, apparatus and system for operating a rotating electrical machine
DE102017128891A1 (en) 2017-12-05 2019-06-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for determining angle information of a position sensor for a clutch actuator
DE102019218526A1 (en) 2019-11-29 2021-06-02 Robert Bosch Gmbh Method and device for calibrating an offset angle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220407443A1 (en) * 2019-11-29 2022-12-22 Robert Bosch Gmbh Method and device for calibrating an offset angle
US11870376B2 (en) * 2019-11-29 2024-01-09 Robert Bosch Gmbh Method and device for calibrating an offset angle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012005970B4 (en) Detection device for detecting a magnetic pole position of a synchronous motor and a control device equipped therewith
DE112012003134B4 (en) Inverter device
EP3296701A1 (en) Sensor device for the determination of the position of the rotor of an electric machine and control device for an electric motor
DE102012215042A1 (en) Control device of electric rotary machine
DE102007034755A1 (en) Engine control for a vehicle
DE102012205540B4 (en) Process and device for sensorless control of a separately excited synchronous machine
DE102019134768A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING A MOTOR
DE102013203505A1 (en) Method, systems and apparatus for generating voltage command signals for controlling an operation of an electrical machine
DE112013002987T5 (en) Variable torque angle for electric motor
DE102020128940A1 (en) RECOVERY CURRENT LIMITATION OF SYNCHRONOUS MOTOR DRIVES
DE102021200182A1 (en) Calibration method for calibrating an angle sensor of an electrical machine, control unit and computer program
DE102007037884A1 (en) Motor controller
DE102015216309B4 (en) Method for field-oriented control of a frequency converter for a three-phase motor
DE102014112266A1 (en) Method for calibrating a three-phase permanent magnet synchronous machine
EP3476038B1 (en) Method for controlling a synchronous machine and control device for a synchronous machine
AT522279B1 (en) Method for operating a drive device, computer program product, drive device and motor vehicle
DE102012102050A1 (en) Method for sequential determination of rotor layer angle values of permanent synchronous motor of steering device of motor car, involves computing rotor layer angle values in electromotor operating mode as approximate values by polynomial
DE102021116963B4 (en) Method for estimating the torque of an electric machine, control unit for carrying out this method and electric traction drive with such a control unit
DE102019130180A1 (en) Method for determining an offset of an angular position encoder on a rotor shaft of an electrical synchronous machine with a current or voltage timing offset of an inverter
DE102019111146A1 (en) Method for determining an offset of an angular position encoder on a rotor shaft of an electrical machine
WO2019084584A1 (en) Method for determining the rotor position of synchronously running electric machines without a mechanical sensor
WO2014000934A2 (en) Method and apparatus for conductng a plausibility check on a position of an actuating element of a position encoder system with an electronically commutated electric machine
DE102021205258A1 (en) Method and device for determining an angle difference
DE112017000529T5 (en) Motor controller
DE102022208438A1 (en) Method and control device for identifying an engine type of an engine of a machine and machine with a control device

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final